Использование виртуальной лаборатории «Yenka» в образовательном процессе при подготовке специалистов ГПС

Тип работы:
Реферат
Предмет:
Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВИРТУАЛЬНОЙ ЛАБОРАТОРИИ «УЕЖА» В ОБРАЗОВАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ ПРИ ПОДГОТОВКЕ
СПЕЦИАЛИСТОВ ГПС
А. А. Гапеев, преподаватель, к.х.н., А. В. Мещеряков, доцент, к.т.н., Г. А. Вульфсон, курсант, Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
В настоящее время всё чаще и чаще в школах, образовательных учреждениях СПО и ВУЗах начинают набирать популярность виртуальные лаборатории по различным дисциплинам. Перед нами стоит проблема, как повысить интерес обучающихся к химии. Одна из причин потери интереса — это непригодность ряда традиционно применяемых приемов обучения. Применение в процессе обучения новых технологий, использование различных мультимедийных средств, значительно повысит познавательный интерес обучающихся, что способствует качественному усвоению изучаемого материала. При недостаточной обеспеченности химической лаборатории реактивами и соответствующим оборудованием, мультимедийные средства позволяют наглядно изображать химические процессы и объекты, показывают динамику механизмов химических реакций и технологические процессы химических производств. Мультимедийные средства могут использоваться на всех этапах обучения: на этапе введения нового материала, на этапе закрепления, повторения и контроля знаний, умений и навыков обучаемых.
Кафедра химии и процессов горения является единственной в Воронежском институте ГПС МЧС России, которая применяет данный вид подачи практического материала курсантам, студентам и слушателям. ППС кафедры также использует виртуальную лабораторию «Уепка» при работе научного кружка и при подготовке курсантов к олимпиадам по химии различного уровня. Так что же такое «виртуальная лаборатория»?
По определению В. В. Трухина [1], виртуальная лаборатория «представляет собой программно-аппаратный комплекс, позволяющий проводить опыты без непосредственного контакта с реальной установкой или при полном отсутствии таковой. В первом случае мы имеем дело с так называемой лабораторной установкой с удаленным доступом, в состав которой входит реальная лаборатория, программно-аппаратное обеспечение для управления установкой и оцифровки полученных данных, а также средства коммуникации. Во втором случае все процессы моделируются при помощи компьютера». Итак, под виртуальными лабораториями понимается два типа программно-аппаратных комплексов:
лабораторная установка с удаленным доступом — дистанционные лаборатории-
программное обеспечение, позволяющее моделировать лабораторные опыты — виртуальные лаборатории.
Основными «плюсами» виртуальной лаборатории являются:
1. Отсутствие необходимости приобретения дорогостоящего оборудования и реактивов. Кроме того, в такой области, как химия, кроме оборудования требуются также расходные материалы (реактивы), стоимость которых достаточно высока. Разумеется, компьютерное оборудование и программное обеспечение также стоит недешево, однако универсальность компьютерной техники и ее широкая распространенность компенсируют этот недостаток.
2. Возможность моделирования процессов, протекание которых принципиально невозможно в лабораторных условиях. Наглядная визуализация на экране компьютера. Современные компьютерные технологии позволяют пронаблюдать процессы, трудноразличимые в реальных условиях без применения дополнительной техники, например, из-за малых размеров наблюдаемых частиц.
3. Возможность проникновения в тонкости процессов и наблюдения происходящего в другом масштабе времени, что актуально для процессов, протекающих за доли секунды или, напротив, длящихся в течение нескольких лет.
4. Безопасность. Безопасность является немаловажным плюсом использования виртуальной лаборатории в случаях, где идет работа, например, с высокими напряжениями или химическими веществами.
5. В связи с тем, что управлением виртуального процесса занимается компьютер, появляется возможность быстрого проведения серии опытов с различными значениями входных параметров, что часто необходимо для определения зависимостей выходных параметров от входных.
6. Экономия времени и ресурсов для ввода результатов в электронный формат. Некоторые работы требуют последующей обработки достаточно больших массивов полученных цифровых данных, которые выполняются на компьютере после проведения серии экспериментов. Слабым местом в этой последовательности действий при использовании реальной лаборатории является ввод полученной информации в компьютер. В виртуальной лаборатории этот шаг отсутствует, так как данные могут заноситься в электронную таблицу результатов непосредственно при выполнении опытов экспериментатором или автоматически. Таким образом, экономится время и значительно уменьшается процент возможных ошибок.
7. И, наконец, отдельное и важное преимущество заключается в возможности использования виртуальной лаборатории в дистанционном обучении, когда в принципе отсутствует возможность работы в лабораториях ВУЗа.
Применяемая на кафедре химии и процессов горения лаборатория «Yenka» (ЕНКа (Единый научный конструктор)) — русская версия серии виртуальных лабораторий компании Crocodile Clips под общим названием Yenka. ЕНКа — это мощный инструментарий для моделирования явлений и процессов в различных областях науки и техники. Эксперименты в ЕНКа просты и безопасны, поскольку проводятся в виртуальном мире. Часть виртуальных лабораторий Yenka переведена на русский язык и распространяется в России Институтом новых технологий (INT).
В курсе химии по специальностям «Пожарная безопасность» и «Техносферная безопасность» используются виртуальные опыты по двум направлениям: неорганическая химия и электрохимия.
Лаборатория «Электрохимия» позволяет проводить компьютерное моделирование электролиза, гальваники и гальванических ячеек. Из набора металлических и углеродистых электродов курсанты выбирают нужные электроды, из 28 электролитов — нужный электролит.
Информация о ходе процесса показывается в окне «Подробности реакции». Обучающиеся могут узнать, что происходит на каждом электроде и во всей гальванической ванне.
В виртуальной лаборатории «Неорганическая химия» проведение опытов становится простым и безопасным. Ход реакции можно наблюдать при помощи графиков, например, строя зависимость рН раствора от объема добавляемой в него воды.
С помощью 3D анимации молекулярной структуры вы можете наблюдать механизм реакции. Лаборатория ЕНКа — это не сборник анимаций — это моделирующая среда, в которой сами обучающиеся могут проводить практически любые химические эксперименты.
Лаборатория ЕНКа — виртуальная, поэтому работа в ней не только безопасна, но и проста. Это само по себе является хорошим фактором вовлечения курсантов и слушателей в исследовательскую деятельность. В лаборатории «Неорганическая химия» можно наблюдать даже такие реакции, которые в обычных условиях являются недоступными.
При проведении ряда практических работ используются видеофрагменты, позволяющие обучающимся увидеть проводимый ими эксперимент в реальной лаборатории.
Апробация данного опыта ППС показала возрастание познавательного интереса курсантов к реальному эксперименту после работы в «виртуальной лаборатории», развитие их исследовательских и экспериментаторских навыков: соблюдение общих и специфических правил безопасности, выбор оптимальных алгоритмов выполнения эксперимента, умение наблюдать, выделять главное, акцентировать внимание на наиболее существенных изменениях.
Список использованной литературы
1. Трухин А. В. «Об использовании виртуальных лабораторий в образовании» // Открытое и дистанционное образование. — 2002. — № 4 (8).

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой